速差导航是根据内河水流的某些规律和特点而行设计的。它以一定距离间（指船舶两侧水压传递器之间的距离）两平行水层相对或绝对流动时所产生的速度差作为导航的直接信号。 按照设计要求，内河船舶的航向在很大程度上可以实现自动化调节。即：船舶在行驶中能够自动的避开礁石、浅滩等障碍物的影响而达到安全导航的目的。
到目前为止，国内外导航技术尽管很多，但真正利用水流本身的规律和特点而得以实现的导航技术至今未见报导。由此可见，速差导航技术不但是一项新技术，而且还是一种新的技术体系。
由于速差导航地信号是速度差，所以对于河床复杂，落差较大的中、上游急流来说，速差导航技术的应用就有着特别的实用价值。
速差导航技术作为内河现有导航技术的补充，它不但能提高船舶行驶的安全性，而且还能扩大内河航道的利用率。
值得指出：速差导航技术只适用于内河航道，而且静水不能实现速差导航。
为了对速差导航技术有一个比较全面的了解，下面将一一给予介绍。
一、实施基础：
速差导航是根据内河水流的某些规律和特点而行设计的，这些规律和特点是：
1.内河水的流动性：众所周知，内河水自始至终是流动的，真正静止不流的水实际上是不存在的。不过流速的大小差别可以很大。流速大的达每秒4米或更多。流速小的几乎接近于零。值得指出：内河水的流速可以因为河流的不同而不同。即使同一河流，流速也会因为时间、位置的不同而不同。这里强调的是，内河水始终是流动而不是静止的。
2.综合向量的下向性：水力学告诉我们，内河水在流动中，其流向是极其复杂的，它不仅有前、后、左、右向的水平流动。同时还有上、下向的垂直流动。尽管如此，其综合向量始终朝向下游。所谓综合向量是指内河任意垂直横切面上（以下简称过水断面）全部质点的水流向量和。
3.流层速度的不均等性：
流体力学指出：液体是有粘滞性的。由于水的粘滞性和固体边界-河床的影响。内河水在流动中，其过水断面上彼此相邻质点的流速并不是完全相同的。这实际上就产生了水层之间的摩阻力。这种摩阻力称液体的内摩阻力。根据牛顿内摩阻定律，内河水在流动中，发生在各水层间的既相互带动又相互阻滞的内摩阻力的大小。不仅与液体的性质有关。同时还与水层间的速度梯度和接触面积有关。所谓速度梯度是两水层间的速度差与两水层间的距离比。其中两水层间的速度差是产生导航信号的基础。
4.边流与轴流：边流是总流的一部分。位于河道的边壁与底壁附近。并由无数基元流束组成。边流的特点是：由绕流产生的旋涡和逆流较多。水流方向不够规则，水平均流速较小。但流线间的夹角较大。流线曲率较大。属于非均匀流的突变流或称急变流的机会较多。轴流同样是总流的一部分，位于边流之间。也即是位于河道比较中心部位，也由无数基元流束组成。轴流的特点是：由绕流产生的旋涡和逆流很少。水流方向比较规则，水平均流速较大，但流线间的夹角较小，流线曲率较小，属于非均匀流的渐变流或称缓变流的机会较多。必须指出：边流与轴流没有绝对界线，而且彼此的范围大小还会随着河床形态的不同、水位的高低、流速的大小而变化。一般说，河床规则，流速较小，轴流范围相对大些，边流范围相对小些;反之，河床复杂，流速较大，则轴流范围相对小些。边流范围相对大些。另外，水位升高。边流，轴流范围均可相应大些;水位降低，边流，轴流范围均可相应小些。由此可见，内河中的轴流和边流，非但范围比例不一，而且深浅宽窄不同。不同的河是如此，即使同一条河的不同区间或同一区间的不同时期亦是如此还必须指出：对于疏通了的航道而言。轴流和边流有着连续性，而且轴流在某一流程中由于障碍物阻流还可出现分支。
5.中心流束：上面介绍了轴流和边流，下面分析轴流中过水断面与水面相交线上（以下简称相交线）各质点的速度大小规律。由于水的粘滞性和固体边界-河床的影响，内河水在流动中其过水断面上各质点的流速并不是完全相同的。相交线上各质点的流速也同样如此。相交线两端由于接近边流层，流速是要小些，而相交线中心部位流速是要大些，其中相交线上流速最大的一点或流速最大而又相同的若干点的中间一点称中心点。倘若把轴流中彼此相邻的中心点连接起来所构成的基元流束称中心流束。中心流束的特点是：位于轴流较中心的部位，流线间的夹角、流线曲率、速度变化最小。中心流束的流速只能大于或者等于其彼邻流束的流速。而不可能小于其彼邻流束的流速。另外，中心流束也可由于障碍物阻流或水位变化而发生位置的改变。
二、应用原理：
综上所述，不管流速大小如何，内河水始终是流动的。而且任意一河或一河的任意过水断面上的综合向量均朝向下游。由于水的粘滞性与河床的影响，水在流动中各水层间的流速并不完全相同，这实际上就产生了各水层之间的速度差，这种速度差是产生导航信号的基础。根据内河水流的特点，还将总流分为边流和轴流。在轴流中各水层之间的流速也不是完全相同的，其中中心流束的流速最大。为了便于人们对导航原理的理解，现附以一应用原理示意图加以说明，附图编号为1号。图中1表示该河的中心流束，图中2表示该河的边岸，A、B、C、表示同一船舶行驶在不同的三个位置。船舶处于A处时，船舶左缘与中心流束相重叠;船舶处于B处时，船舶中轴线与中心流束大致重叠;船舶处于C处时，船舶右缘与中心流束相重叠。当船舶行驶在A和C处时，由于船舶中轴线以不同的方位明显的偏离了中心流束，所以船舶两侧边缘上相互对称的两点的相对速度显然是不相同的。所谓相对速度是指船与水作相对运动时的速度。上水时，相对速度等于船速加水速;下水时，相对速度等于船速减水速。相对速度不同就意味着有速度差，这种速度差就是速差导航的信号。又当船舶行驶在B处时，由于船舶中轴线与中心流束大致重叠，显然船舶两侧边缘上相互对称的两点的相对速度无论上水还是下水均是相同或相近的。如果船舶在行驶中，设法将其两侧边缘上相互对称的两点可能产生的速度差作为信号加以接收并及时调整航向。使船舶始终行驶在其两侧边缘上相互对称的两点没有速度差或速度差很小的中心流束及其附近的位置上，那么船舶就能在很大程度上避开许多不正常水流以及礁石浅滩等碍航因素的影响，这就是速差导航的应用原理。
三、结构部件：
速差导航技术所涉及到的部件很多，结构也很复杂，为直观起见。现附以一速差导航示意图给予参照，附图编号为2号，图中主要部件多已标出，现介绍如下：
1.水压传递器：水压传递器由头、体、尾三部分组成。头部呈园锥形，体部打有许多眼孔，尾部连接水导管，水压传递器的数量为两个，安装在船头两侧大致对称的位置上，如图中1所示。水压传递器的长度以80-100公分为宜，体部内径8-10公分。尾部内径4.5公分即可，材料以坚固耐用为优，为了避免浪压的影响，水压传递器应超出船头一定距离和置于一定深度：为了保证导航信号有一个可靠性强度，两侧水压传递器之间的距离应尽可能大一些;为了减少两侧水压传递器的水位差和保持相对稳定的水位深度。每个水压传递器均应置于一个浮体之下。另外两侧水压传递器还应能自由张开和合拢。一般启航时张开，停靠时合拢。张开的作用是传递导航信号，合拢的作用是校对天平指针的零点位置，水压传递器尾部由水导管与抗干扰器相连通，水可由水压传递器眼孔经水导管进入抗干扰器的四个园柱管内。园柱管内的水面在船舶静止和水流速度很小的情况下，与内河水面大致在一个平面上。如图中4所示。必须注意，水压传递器。水导管和抗干扰器四个园柱管的下口在工作时都不能露出水面。
2.水导管：水导管分软、硬两种，长度不定。内径4.5公分即可。如图中2所示。水导管的作用是连接水压传递器与抗干扰器。
3.抗干扰器：抗干扰器由四个园柱管组成。如图中3所示。为了减少液体表面张力的影响和加工方便。园柱管内径以3公分为宜。长度20-30公分即可，四个园柱管的长度、内径和容积应该完全相同。而且必须间距相同、上下等高的固定在一个平面上，不得有较大的公差。园柱管分上口与下口，分别与气导管和水导管相连。四个园柱管应分成两组。一组由中间两个组成，一组由外围两个组成。中间两个园柱管上口互相连通并借气导管与一侧U型管相接，下口互相接通并借水导管与同一侧水压传递器相连。外围两个园柱管上口互相连通并借气导管与另一侧U型管相接，下口互相连通并借水导管与同一侧水压传递器相连。河水可经水压传递器眼孔并通过水导管进入四个园柱管内。由于园柱管长度的限制，为了保持其内水面在船舶装载量变化时能始终波动在上口与下口之间，抗干扰器应能自动升降。为了减少抗干扰器本身制作时所产生的公差影响。抗干扰器应能保持相当程度的稳定和平衡。另外当船舶两侧水压传递器与水作相对运动时没有速度差的情况下，中间两个园柱管水面与其相连的U型管一端水面之间的总容积和外围两个园柱管水面与其相连的U型管一端水面之间的总容积应该完全相同。也不得有较大的公差。为了达到这样的目的，还应配备容积调节器。抗干扰器的作用是，抵消伪差的影响。所谓伪差是指船舶倾斜不平衡所造成的两侧水压传递器的水位差，如果这种水位差不能有效的抗消。那么工作差就无法显示出来。所谓工作差是指船舶在行驶中，由两侧水压传递器与水作相对运动时的速度差所产生的压力差。因为这种压力差与导航直接有关。故称工作差。一般说，工作差是很微小的，而伪差却很大，伪差比工作差可以高出几百倍，甚至几千几万倍。抗干扰器的作用机制是：当两侧水压传递器与水作相对运动时的速度相同而船舶倾斜或其他原因导致两侧水压传递器不在同一个水平面上而出现水位差时，两个U型管里的液面由于抗干扰器的抗干扰作用并不会失去平衡。这是因为两侧水压传递器虽然产生了水位差，但抗干扰器中间两个园柱管水面与上口之间的总容积和外围两个园柱管水面与上口之间的总容积即使在抗干扰器本身发生倾斜的情况下也始终是相同的。根据容积不变，压力不变的定律，故两侧U型管里的液面不会失去平衡。当两侧水压传递器与水作相对运动时的速度不同时，那么即使两个水压传递器在同一个水平面上，两侧U型管里的液面则不能保持平衡，这是因为两侧水压传递器与水作相对运动时的速度不同，自然压力也不同。速度大，压力小的一侧水压传递器所连接的两个园柱管里的水面将下降多些，而速度相对小些，压力相对大些的一侧水压传递器所连接的另外两个园柱管里的水面将下降少些。这样两组园柱管水面与上口之间的总容积必然要失去均等平衡，自然两侧U型管里的压力也会随之失去平衡，结果导致天平指针的摆动，从而发出导航信号。
4，气导管：气导管分为两组：一组连接U形管与抗干扰器，其内径为3公分;另一组连接二囊球与绥冲瓶，其内径不定，如图中5所示。两组气导管均为硬质管。
5.容积调节器：容积调节器分组、细两种，其作用是调节连接U型管与抗干扰器的气导管的容积。
6.U型管：U型管呈U形，数量为两个，形态、大小应完全相同。对称安置在精密天平指针的两侧。U形管的内侧端有浮铊置于其中，而外侧端由气导管与抗干扰器相连。两个U型管里均有相同体积的液体，如图中6所示。
7.精密天平：精密天平（以下简称天平）是用来量测细小物体质量的，而这里却要用它来量测船船两侧水压传递器与水作相对运动时的速度差所产生的压力差。为了达到这种目的，天平就要作必要的改良。改良后的天平主要特点是横梁适当缩短些，指针适当延长些，原有的盘架，砝码予以取缔，代之以两个质量、形态、体积相同的浮铊。两个浮铊分别用粗细长短相同的线悬吊在天平横梁的两端，浮铊则分别浸泡在两个U型管内侧端液体中，如图中7所示。这样两个U型管里的液面稍有不平衡就可能导致天平指针的摆动。鉴于水的实际粘度和湍流紊动的影响，两侧水压传递器与水作相对运动时的速度差所产生的压力差毕竟是很微小的，这就不仅要求天平有较高的灵敏度，同时还要求天平指针的摆动必须进行影象放大，否则几乎肉眼不能察见的指针摆动将无法利用。影象放大是在天平指针后一个适当位置上安装一固定的点光源，这样天平指针在点光源的影射下就能在对面显示出物象来。如果点光源与天平指针的距离尽可能小些，而天平指针与其成象的距离尽可能大些，那么天平指针及其移动的距离就能放大许多倍。另外为了保持天平的灵敏度和延长使用寿命，还得附设一个经过改良的普通天平以减轻天平玛瑙刀的承受重量。
8.光电转换器：光电转换器由两个对称并列在天平指针成象位置上的光电管或光电倍增管组成。如图中8所示。为了提高影象的放大倍数，在光电管灵敏度许可的前提下，尽可能增加指针与光电管的距离，光电转换的程序是：当天平指针位于零点时。两个光电管接受的光照是相同的，根据光电理论，电流的大小与光强成正比。自然两个光电管里的电流是相同的。当天平指针发生偏转时，两个光电管接受的光照就会失去均等性，自然两个光电管里的电流不会相同。不管如何，光电管因光照所产生的电流毕竟是很弱小的，所以还必须借助电子管进行等比放大才可利用。
9.电子放大器：电子放大器由若干电子放大管组成并均匀的分成两组，如图中9所示，电子放大器的作用是将光电管因光照所产生的电流放大到所需要的程度。
10.压差指示器：压差指示器包括如下零件。
二块电磁铁：如图中10所示，一个铁质杠杆及其支点，如图中11所示，一个二囊球，如图中12所示，一个储液缸，如图中13所示，二根玻璃管，如图中14所示，二个缓冲瓶，如图中15所示，二根气导管，如图中5所示，三对电键及其电接点，如图中16所示。它们的连接关系是：杠杆固定在支点上，一端紧挟于二囊球之间，另一端则置于两块电磁铁之间，二囊球分别由气导管与缓冲瓶相接：缓冲瓶又分别与下面两根玻璃管相连，而玻璃管又对称的连接在储液缸上，三对电键的电接点以不同的高度对称的固定在玻璃管腔内，储液缸里应盛有带指示颜色的电解质溶液，液面应与玻璃管腔内最低一个电接点靠近，但又不能接触。当二囊球的压力不平衡时，二根玻璃管里的液面必然要失去等高平衡，自然液面升高的一根玻璃腔内最低一个电接点会接触电解质溶液而接通电路然后通过这种电路去控制舵机的工作。由此可见，压差指示器的主要作用是接收导航信号，控制舵机，调整航向。
11.水房：容积暂定为长150公分，宽100公分，高应根据船舶最大与最小吃水线之间的距离而定，水房底部以一管道与船体外相通，河水经此管道自由进出水房。水房顶盖应能活动并开有气孔，这样当船舶装载量变化时，水房的水面也就能随之而变化，水房应设在距机舱较远的位置。
12.平台：为一定体积的悬浮器，抗干扰器、天平、压差指示器等均安装在平台上，而平台又安置在水房中，这样平台不仅可以随着船舶装载量变化而自动升降，同时平台还能防震和保持相对稳定与平衡。
四、工作程序：
上面介绍了速差导航技术所涉及到的结构部件，下面介绍该技术实施后导航工作进行的程序。当船舶自码头启航后，安装在船首两侧的水压传递器迅即张开，于是就开始了水压传递器与水的相对运动。由于船舶启航时的位置一般都不在中心流束上，所以两侧水压传递器与水作相对运动时的速度是不会相同的，自然就要发出导航信号。根据导航信号的方向性，又将其分为左向性信号和右向性信号。所谓左向性信号是指船舶前进时处于中心流束右侧位置上所发出的信号。其效能是指令船舶偏左行驶;所谓右向性信号是指船舶处于中心流束左侧位置上所发出的信号。其效能是指令船舶偏右行驶。当船舶前进在中心流束右侧时，由于两侧水压传递器与水作相对运动时的速度不同，自然就要发出左向性信号，这样船舶就要偏左行驶，直至船舶中轴线与中心流束靠近或重叠以至信号中断为止，由于惯性作用，船舶还可能跑到中心流束的左侧，当船舶中轴线向左侧超出中心流束一定距离后，两侧水压传递器与水的相对运动又会出现速度差，自然又要发出右向性信号，从而指令船舶偏右行驶，直至船舶中轴线与中心流束靠近或重叠以至信号中断为止。由于惯性作用，船舶还会跑到中心流束的另一侧，如此类推，船舶在行驶中就会周而复始的一会儿发出右向性信号，一会儿发出左向性信号，于是船舶就能始终保持在中心流束及其附近的位置上，这就是速差导航工作程序。
五、应用条件：
前面已经介绍了内河水流的某些规律和特点以及速差导航的应用原理与实施方法，但不等于说所有的河或一河的全部区间都能实现速差导航。换句话说，内河实现速差导航还必须具备一定的条件，这些条件是：
1.既然速差导航的信号是两平行水层相对或绝对流动时所产生的速度差，那么信号的强弱与水流速度的大小休戚相关。鉴于导航元件的实际灵敏度，水流速度必须具有一定的大小，否则元件的灵敏度就无法达到实际要求的水平。根据粗略运算，内河中心流束的水流速度最好不要小于每秒5公分。
2.由于速差导航技术可以适用于内河各种大小的客货轮船。所以内河的某一区间能够允许多大船舶安全通过，主要取决于这一区间轴流的大小范围。一般来说，轴流范围较大的下游，通航的船舶可以大些，轴流范围较小的中、上游，通航的船舶可以小些。如果一河的某一区间轴流范围普遍较小，以至不能保证一定大小的船舶安全通过，那么这一区间就不能实现速差导航。倘若不是如此，而仅仅是一区间的局部轴流狭小，那么可以通过疏通河渠的办法改变局部轴流的范围。由此可见，水流速度和轴流范围的一定大小是内河实现速差导航必须具备的两个条件。